(57)【要約】      （修正有）【課題】  ミキシングバルブを用いた給湯装置として、出湯量の変動幅が大きくなっても、出湯量が少ない状態から多い状態にわたってスムースな温度制御を行え、ミキシングバルブの長寿命化によって装置全体の耐久性改善を図り得るものを提供する。【解決手段】  ミキシングバルブ１０によって温水を調製する複数の温水調製ユニット１Ａ〜１Ｃと、各温水調製ユニットの出口管路１３に介装された自動開閉弁１８Ａ〜１８Ｃと、出口管路１３を合流した温水導出管路４と、温水導出管路４に介装された流量スイッチ５と、制御機構６とを備え、流量段階の昇降毎に流量スイッチ５から出力される電気信号に基づいて、自動開閉弁を開弁した温水調製ユニットが一つずつ増減する。【選択図】        図２
2005055070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱水及び冷水の供給管路と、両供給管路より導入した熱水と冷水をミキシングバルブによって混合して所定温度の温水を調製する複数の温水調製ユニットと、各温水調製ユニットの出口管路に介装された自動開閉弁と、これら温水調製ユニットの出口管路を合流して温水使用部位へ繋がる温水導出管路と、この温水導出管路の下流側に介装された流量スイッチと、前記自動開閉弁の開閉動作を司る制御機構とを備え、
全温水調製ユニットのミキシングバルブが同容量のものからなると共に、これら温水調製ユニットに優先順位が設定され、
前記制御機構は、温水導出管路の流量変動範囲を温水調製ユニット数に対応した複数段階に区分し、これら区分の境界流量で前記流量スイッチが電気信号を出力するように設定し、最少流量の第一流量段階では第一順位の温水調製ユニットの前記自動開閉弁のみが開弁すると共に、流量段階の昇降毎に該流量スイッチから出力される電気信号に基づいて、自動開閉弁を開弁した温水調製ユニットが前記優先順位に従って一つずつ増減するように構成されてなる給湯装置。
【請求項２】
３つ以上の温水調製ユニットを備える請求項１記載の給湯装置。
【請求項３】
各温水調製ユニットの出口管路に、水温が規定値以上になった際に電気信号を出力する異常高温検出手段が設けられ、この電気信号に基づいて前記制御機構が当該出口管路の自動開閉弁を閉止するように構成されてなる請求項１又は２に記載の給湯装置。
【請求項４】
経過時間、装置全体又は第一順位の温水調製ユニットの累積稼働時間もしくは累積導出湯量より選ばれるいずれかを指標として、この指標が規定値に達した際に、前記制御機構が温水調製ユニットの前記優先順位を順次切り換えるように設定されてなる請求項１〜３のいずれかに記載の給湯装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、熱水と冷水とを混合して所要温度の温水を調製し、この温水をシャワーや手洗い水洗等の多数の温水使用部へ一括供給する給湯装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の温水使用部に温水を一括供給する給湯装置として、ボイラー等より供給される熱水と水道管等より供給される冷水とを、タンクに受けることなく調温機能を備えたミキシングバルブ（サーモスタットミキシングバルブ）内で直接混合して所定温度の温水を調製するようにしたものがある。しかして、このような給湯装置では、末端の温水使用部の数が多くなれば、その最大出湯量に対応して混合容量の大きいミキシングバルブを使用する必要があるが、直接混合方式では調温可能な混合比率幅が狭いため、例えば１０Ｌ／分程度の少ない出湯量での温度制御を行えなくなるという難点があった。
【０００３】
そこで、従来において、小容量と大容量の２つのミキシングバルブを用い、出湯量が規定値以下の場合に小容量のミキシングバルブのみから温水を吐出させる一方、出湯量が規定値を越えた際には、差圧調整弁の作動や流量スイッチの出力信号に基づく電磁弁の開作動等によって大容量のミキシングバルブからも温水を吐出させるようにしたものが登場している（特許文献１）。
【特許文献１】登録実用新案第３０４６６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記のように小容量と大容量の２つのミキシングバルブを用いた給湯装置では、出湯量が少ない状態から多い状態まで温度制御をスムースに行えず、特に大容量のミキシングバルブからの吐出量が少ない段階での温度制御が困難である上、大容量のミキシングバルブが出湯量増大時に臨時的に稼働するのに対して、小容量のミキシングバルブは出湯量の多少に関わらず常時稼働するため、短寿命となって早期の交換を余儀なくされるという問題があった。
【０００５】
この発明の目的は、上述の事情に鑑みて、ミキシングバルブを用いた給湯装置として、多数の温水使用部によって出湯量の変動幅が大きくなっても、その出湯量が少ない状態から多い状態にわたってスムースな温度制御を行えると共に、ミキシングバルブの長寿命化によって装置全体の耐久性改善を図り得るものを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以下の手段を提供する。
【０００７】
〔１〕  熱水及び冷水の供給管路と、両供給管路より導入した熱水と冷水をミキシングバルブによって混合して所定温度の温水を調製する複数の温水調製ユニットと、各温水調製ユニットの出口管路に介装された自動開閉弁と、これら温水調製ユニットの出口管路を合流して温水使用部位へ繋がる温水導出管路と、この温水導出管路の下流側に介装された流量スイッチと、前記自動開閉弁の開閉動作を司る制御機構とを備え、全温水調製ユニットのミキシングバルブが同容量のものからなると共に、これら温水調製ユニットに優先順位が設定され、前記制御機構は、温水導出管路の流量変動範囲を温水調製ユニット数に対応した複数段階に区分し、これら区分の境界流量で前記流量スイッチが電気信号を出力するように設定し、最少流量の第一流量段階では第一順位の温水調製ユニットの前記自動開閉弁のみが開弁すると共に、流量段階の昇降毎に該流量スイッチから出力される電気信号に基づいて、自動開閉弁を開弁した温水調製ユニットが前記優先順位に従って一つずつ増減するように構成されてなる給湯装置。
【０００８】
〔２〕  ３つ以上の温水調製ユニットを備える前項１記載の給湯装置。
【０００９】
〔３〕  各温水調製ユニットの出口管路に、水温が規定値以上になった際に電気信号を出力する異常高温検出手段が設けられ、この電気信号に基づいて前記制御機構が当該出口管路の自動開閉弁を閉止するように構成されてなる前項１又は２に記載の給湯装置。
【００１０】
〔４〕  経過時間、装置全体又は第一順位の温水調製ユニットの累積稼働時間もしくは累積導出湯量より選ばれるいずれかを指標として、この指標が規定値に達した際に、前記制御機構が温水調製ユニットの前記優先順位を順次切り換えるように設定されてなる前項１〜３のいずれかに記載の給湯装置。
【発明の効果】
【００１１】
〔１〕の発明に係る給湯装置によれば、同容量のミキシングバルブを用いた複数の温水調製ユニットに優先順位があり、温水導出管路の流量が温水調製ユニット数に対応した複数段階に区分され、最少流量の第一流量段階では第一順位の温水調製ユニットの自動開閉弁のみが開弁し、流量段階の昇降毎に流量スイッチから出力される電気信号に基づいて、自動開閉弁が開弁する温水調製ユニットを前記優先順位に従って一つずつ増減する構成であるから、第一流量段階を一つのミキシングバルブにて温度制御可能な流量範囲とし、その上限流量を流量段階毎の流量差とすれば、各流量段階でそれに見合う数のミキシングバルブが稼働することになり、もって温水使用部の出湯量の多少に関わらず確実でスムースな温度制御を行える。また、複数の温水調製ユニット同士は同様構成でミキシングバルブに容量差がないため、適当な指標に基づいて優先順位を変えてローテーションすることにより、全部のミキシングバルブの稼働度合を均等化でき、これによって特定のミキシングバルブの稼働集中による短寿命化を防止し、装置全体の耐久性を向上できると共に、いずれかの温水調製ユニットに故障を生じても、優先順位の変更により、当該ユニットを稼働停止した状態で継続運転可能となる。
【００１２】
〔２〕の発明によれば、３以上の温水調製ユニットを有するため、末端の温水使用部の数が多く、出湯量の変動幅が大きい場合に充分に対応できる。
【００１３】
〔３〕の発明によれば、温水調製ユニットから吐出される温水が異常に高温になった際に、その吐出が自動的に停止するから、温水利用者が火傷を負うような事態を未然に防止できる。
【００１４】
〔４〕の発明によれば、経過時間、装置全体又は第一順位の温水調製ユニットの累積稼働時間もしくは累積導出湯量のいずれかを指標として、温水調製ユニットの優先順位を順次切り換えてローテーションすることにより、特定のミキシングバルブの稼働集中による短寿命化が防止され、装置全体の耐久性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、この発明の好ましい実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。図１の（イ）は第一実施形態に係る給湯装置の正面図、（ロ）は同側面図、図２は同給湯装置の配管系及び制御系を示す模式図、図３の（イ）は第二実施形態に係る給湯装置の正面図、（ロ）は同側面図である。
【００１６】
図１及び図２において、（１Ａ）〜（１Ｃ）は同様構成の温水調製ユニット、（２）はボイラー等からの熱水を供給する熱水供給管路、（３）は水道水等を供給する冷水供給管路、（４）は調製された温水をシャワーや手洗い水洗等の多数の温水使用部へ送給するＵ字状に曲折した温水導出管路、（５）は温水導出管路（４）の曲折部より下流側に介装された流量スイッチ、（６）はタイマー（図示省略）を内臓した制御機構のシーケンサ、（７）は熱水供給管路（２）及び冷水供給管路（３）の各入口側に設けられた圧力計、（８）は配管内洗浄用弁、（９）は基枠である。
【００１７】
温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）の各々は、サーモスタット方式の調温機能を有するミキシングバルブ（１０）に熱水導入管路（１１）及び冷水導入管路（１２）と温水吐出管路（１３）とが接続している。そして、熱水導入管路（１１）及び冷水導入管路（１２）は、それぞれ熱水供給管路（２）及び冷水供給管路（３）に繋がる上流側にボール弁（１４）が介装されると共に、下流側にストレーナー（１５）及び逆止弁（１６）が介装されている。また、温水吐出管路（１３）は、ミキシングバルブ（１０）に繋がる上流側には温度計（１７）が設けられると共に、温水導出管路（４）に繋がる下流側に電磁弁（１８Ａ）〜（１８Ｃ）及びサーミスターセンサー（１９）が介装されている。
【００１８】
これら温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）にはミキシングバルブ（１０）として同容量のものが使用されており、それぞれ電磁弁（１８Ａ）〜（１８Ｃ）の開弁状態において、熱水導入管路（１１）を通して導入される熱水と、冷水導入管路（１２）を通して導入される冷水とをミキシングバルブ（１０）内で混合して所定温度の温水を調製し、この温水を温水吐出管路（１３）より温水導出管路（４）へ送出するようになっている。なお、ストレーナー（１５）は、導入される熱水及び冷水に含まれる塵埃等の固形不純物を濾過除去するフィルター機能を担う。
【００１９】
流量スイッチ（５）は、温水導出管路（４）を流れる温水の流量が予めシーケンサ（６）に入力された２段階の規定値に各々至った際に、それぞれ電気信号を出力するようになっている。また、サーミスターセンサー（１９）は、異常高温検出手段として、温水吐出管路（１３）内の水温が予めシーケンサ（６）に入力される規定値以上になった際に電気信号を出力するようになっている。
【００２０】
シーケンサ（６）は、給湯装置の稼働前に予め入力された運転プログラム情報と、流量スイッチ（５）からの流量情報、サーミスターセンサー（１９）からの異常高温情報、内臓するタイマーからの時間情報等の稼働中に入る情報とから、温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）の電磁弁（１８Ａ）〜（１８Ｃ）の開閉動作を制御するように設定されている。
【００２１】
ここで、シーケンサ（６）に予め入力される運転プログラム情報には、温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）の稼働の優先順位、流量スイッチ（５）が電気信号を出力する温水の流量の規定値、サーミスターセンサー（１９）が信号出力する水温の規定値、温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）のローテーション設定時間等がある。
【００２２】
前記流量の規定値は、温水導出管路（４）の流量変動範囲、つまり温水使用部の構成（シャワーや手洗い水洗等の出湯口の数、出湯口径、出湯圧）にて定まる出湯量の最小から最大までの範囲を、温水調製ユニット数に対応する複数段階に区分した際の境界流量であり、この実施形態ではは３つの温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）に対応して３段階に区分するために大小２つの規定値となる。
【００２３】
シーケンサ（６）による電磁弁（１８Ａ）〜（１８Ｃ）の制御は、３段階に区分した流量の少ない方から第一流量段階、第二流量段階、第三流量段階とし、また前記優先順位を例えば温水調製ユニット（１Ａ）が第一順位、同ユニット（１Ｂ）が第二順位、同ユニット（１Ｃ）が第三順位と設定したとき、第一流量段階では温水調製ユニット（１Ａ）の電磁弁（１８Ａ）のみが開弁し、第二流量段階では温水調製ユニット（１Ａ）及び（１Ｂ）の２つの電磁弁（１８Ａ）（１８Ｂ）が開弁し、更に第三流量段階では全温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）の３つの電磁弁（１８Ａ）〜（１８Ｃ）全部が開弁するように設定される。
【００２４】
しかして、流量段階の昇降、つまり流量増加による高次の流量段階への移行や、逆の流量減少による低次の流量段階への移行、に伴う電磁弁（１８Ｂ）（１８Ｃ）の開閉の切り換えは、流量スイッチ（５）から出力された電気信号（流量情報）のシーケンサ（６）への入力に基づいて行われる。なお、第一順位とした温水調製ユニット（１Ａ）の電磁弁（１８Ａ）は、第一〜第三流量段階のいずれにおいても開弁させるから、ローテーシュン期間内での給湯装置の運転中に開閉の切り換えを行う必要はない。
【００２５】
ただし、稼働中にサーミスターセンサー（１９）からの電気信号（異常高温情報）が入力された際には、シーケンサ（６）は、その温水調製ユニットの電磁弁を閉弁して当該ユニットの稼働を停止し、残りの温水調製ユニットによって以降の温水調製を行わせる。このとき、停止する温水調製ユニットが元の設定で第一順位又は第二順位である場合、後次の温水調製ユニットの優先順位を繰り上げて既述同様の稼働制御を行う。
【００２６】
一方、タイマーからの時間情報が入った場合、先に設定していた温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）の優先順位を順次変更し、以降は変更後の優先順位に基づいて既述同様の稼働制御を行うことになる。
【００２７】
この第一実施形態の給湯装置によれば、例えば、温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）のミキシングバルブ（１０）として最少１０Ｌ／分程度の出湯量で温度制御を行えるものを用い、温水導出管路（４）を流れる温水の流量が第一流量段階で５０Ｌ／分以下、第二流量段階で５０〜１００Ｌ／分、第三流量段階で１００Ｌ／分以上と、５０Ｌ／分の流量差に設定すれば、温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）の優先順位が既述同様であれば、第一流量段階では温水調製ユニット（１Ａ）の稼働、第二流量段階では温水調製ユニット（１Ａ）及び（１Ｂ）の稼働、第三流量段階では全温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）の稼働により、いずれも確実且つスムースに温度制御を行える。
【００２８】
しかも、三つの温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）のミキシングバルブ（１０）が同容量であるから、その優先順位を変えても、全く同じ稼働条件での制御を行える。従って、タイマー設定によって例えば二十四時間毎等の所定の時間経過毎に優先順位を順次変えるローテーションを行うことにより、温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）の三つのミキシングバルブ（１０）の稼働度合を均等化でき、これによって特定のミキシングバルブの稼働集中による短寿命化が防止され、装置全体の耐久性が向上することになる。
【００２９】
また、温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）のいずれかに故障を生じたり、異常高温が発生した場合でも、優先順位の変更により、当該ユニットを稼働停止した状態で残る温水調製ユニットによる継続運転を行える。なお、この場合、第三流量段階に対応した温度制御は充分に行えなくなるが、出湯量が第三流量段階に達する機会は少ないため、停止ユニットが復旧するまでの一時的処置として大きな支障を生じることはない。
【００３０】
しかして、異常高温が発生した温水調製ユニットは、サーミスターセンサー（１９）による検知によって直ちに自動停止されるから、シャワーや手洗い水栓における温水利用者が火傷を負うような事態を未然に防止できる。
【００３１】
図３に示す第二実施形態の給湯装置は、前記第一実施形態と同様に、三つの温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）、熱水供給管路（２）、冷水供給管路（３）、温水導出管路（４）、温水導出管路（４）の下流側に介装された流量スイッチ（５）、図示省略した制御機構のシーケンサを備えている。また、温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）の各々も、第一実施形態と同様に、調温機能を有する同容量のミキシングバルブ（１０）、熱水導入管路（１１）、冷水導入管路（１２）、温水吐出管路（１３）を有し、熱水導入管路（１１）及び冷水導入管路（１２）にはボール弁（１４）とストレーナー（１５）及び逆止弁（１６）が介装され、また温水吐出管路（１３）には温度計（１７）と電磁弁（１８Ａ）〜（１８Ｃ）が設けられている。
【００３２】
しかるに、温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）の各ミキシングバルブ（１０）には、電磁弁（２１）を介装したバイパス管路（２２）が接続されている。そして、これらバイパス管路（２２）は一本の戻し管路（２３）に合流接続され、この戻し管路（２３）の下流側が循環ポンプ（２４）を介装した循環管路（２５）と排出管路（２６）とに分岐している。（２７）は循環管路（２５）及び排出管路（２６）に介装したボール弁、（２８）は循環管路（２５）に設けたストレーナー、（２９）は循環管路（２５）に設けた温度計、（３０）は排出管路（２６）に設けたサーモバルブ、（３１）は該サーモバルブ（３０）のセンサーである。
【００３３】
この第二実施形態の給湯装置においては、既述した第一実施形態と同様に、温水導出管路（４）の流量変動範囲を３段階に区分すると共に、温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）の稼働の優先順位、流量スイッチ（５）が電気信号を出力する温水の流量の大小二つの規定値、温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）のローテーション設定時間等を稼働プログラム等の運転プログラム情報をシーケンサに予め入力し、例えば第一流量段階では温水調製ユニット（１Ａ）の電磁弁（１８Ａ）のみが開弁し、第二流量段階では温水調製ユニット（１Ａ）及び（１Ｂ）の２つの電磁弁（１８Ａ）（１８Ｂ）が開弁し、更に第三流量段階では全温水調製ユニット（１Ａ）〜（１Ｃ）の３つの電磁弁（１８Ａ）〜（１８Ｃ）全部が開弁するように、流量段階が上がる毎に稼働する温水調製ユニットを一つずつ増やすように設定すると共に、この流量段階の昇降に伴う電磁弁（１８Ｂ）（１８Ｃ）の開閉の切り換えを流量スイッチ（５）から出力される電気信号（流量情報）に基づいて行うように設定する。
【００３４】
しかして、給湯装置の運転中は、各流量段階にかかわらず第１順位である温水調整ユニット（１Ａ）の電磁弁と同時に第１順位のミキシングバルブ（１０）に接続されたバイパス管路（２２）の電磁弁（２１Ａ）のみを開弁させ、温水使用部での出湯量がない場合にもミキシングバルブ（１０）にて調整した温水を、温水導出管路（４）から循環管路（２５）の温水を循環ポンプ（２４）で循環させ、サーモバルブ（３０）のセンサー（３１）で検知した水温に基づいて、戻し通路（２５）からの温水を戻し管路（２３）と排水管路（２６）に流す量を連続的に制御することが望ましい。なお、排水管路（２６）はボイラーに接続され内部の温水を再加熱しても良く、また、浴槽などのストレージに接続されても良い。
【００３５】
このように、ミキシングバルブ（１０）にて調整された温水の温度が温水導出管路（４）内などで維持されるので、温水使用部での出湯開始時に素早く所定の温度の温水が使用できることとなる。
【００３６】
なお、前述の循環管路（２５）を使用することなく、単に温水導出管路（４）の管末にドレンを設けて、温水導出管路（４）から一定量の温水を流出させて浴槽の足し湯等とすることで温水導出管路（４）内の温度を維持させる方法や、前記ドレンに管末の温水の温度を検出して自動的に開閉しうる弁を設けて温水導出管路（４）内の温水の温度を維持する方法を挙示することができる。
【００３７】
上述した第一及び第二実施形態では三つの温水調製ユニットを備えた給湯装置を例示したが、この温水調製ユニットの数は、温水使用部での出湯量の変動幅に応じて４ユニット以上にしてもよいし、該変動幅が小さい場合には２ユニットとすることも可能である。しかして、温水導出管路（４）の流量変動範囲を温水調製ユニット数に対応した複数段階に区分するから、温水調製ユニット数をＮとすれば、流量スイッチが電気信号を出力する流量の規定値の数はＮ−１となる。
【００３８】
また、温水調製ユニットの優先順位の切り換えによるローテーションについては、第一実施形態ではタイマー設定による経過時間を指標にしたが、装置全体の累積稼働時間や累積導出湯量、あるいは第一順位の温水調製ユニットの累積稼働時間や累積導出湯量等を指標にしてもよい。
【００３９】
更に、温水調製ユニットの温水吐出管路に設ける自動開閉弁及び異常高温検出手段として、例示した電磁弁（１８Ａ）〜（１８Ｃ）及びサーミスターセンサー（１９）以外のものを採用したり、制御機構としてシーケンサ（６）以外のものを採用してもよい。その他、この発明の給湯装置の細部構成については、例示した第一及び第二実施形態以外に種々設計変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の第一実施形態に係る給湯装置を示し、（イ）図は正面図、（ロ）図は右側面図である。
【図２】同第一実施形態の給湯装置の配管系及び制御系を示す模式図である。
【図３】この発明の第二実施形態に係る給湯装置を示し、（イ）図は正面図、（ロ）図は左側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１Ａ〜１Ｃ    ：温水調製ユニット
２            ：熱水供給管路
３            ：冷水供給管路
４            ：温水導出管路
５            ：流量スイッチ
６            ：シーケンサ（制御機構）
１０          ：ミキシングバルブ
１３          ：温水吐出管路
１８Ａ〜１８Ｃ：電磁弁（自動開閉弁）
１９          ：サーミスターセンサー（異常高温検出手段）
【図１】
2005055070.tif 000003
【図２】
2005055070.tif 000004
【図３】
2005055070.tif 000005